Здание костела сооружено в 1899–1909 годах для римо–католической общины Киева. Разработка и строительство здания производились под руководством известного киевского архитектора В. В. Городецкого. Костёл, построенный в стилизованных готических формах с высокими стрельчатыми башнями и шпилями, отличается стройными пропорциями, лёгкостью, ясностью композиционной структуры. Сложные условия строительства и архитектурного решения побудили архитекторов применить новаторские на то время инженерные технологии.

В 1933 году костёл был разграблен и закрыт, а в 1943 сильно пострадал от обстрелов, был подожжён и только к 1980 году его отреставрировали и частично реконструировали. С 1980 года Николаевский костёл стал функционировать в качестве концертного зала Дома органной и камерной музыки. Орган Киевского Дома органной музыки был специально создан мастерами фирмы «Rieger-Kloss» в городе Крнов в Чехословакии.